《生物医用材料》课程教学大纲
《生物医用材料课件》
常见的生物医用材料
骨科材料
心脏血管材料
用于修复断骨和进行骨重建手术的
用于血管扩张和支架植入等心脏血
材料，如人工髋关节和骨修复螺钉。 管手术的材料，如心脏支架。
人工器官材料
用于制造人工心脏、人工肝脏等器 官的材料，如生物相容性高的聚合 物。
生物医用材料的应用
医疗领域的需求
生物医用材料满足了医疗领域对安全、耐用、可降 解等特性的需求。
生物医用材料课件
生物医用材料是用于医疗及医学研究的特殊材料。本课件将带您了解生物医 用材料的概述、分类和应用领域，以及未来发展趋势。
材料概述
1 什么是生物医用材料
2 生物医用材料的分类
生物医用材料是指用于医疗目的的材料，如医疗 器械、植入材料等。
生物医用材料可分为可降解和不可降解两类，根 据其在人体内的降解速度和能力。
生物医用材料的未来趋势
1 新材料的研发与应用
不断研发新的生物医用材料，应用于更广泛的医疗领域。
2
生物医用材料的优势和局限性
生物医用材料具有生物相容性好、可塑性高等优势， 但也存在降解速度难以控制等局限性。
生物医用材料的研发与评价
1
生物相容性测试
通过体外和体内实验对材料进行生物相容性
材料性能评估
ห้องสมุดไป่ตู้
2
评估。
对材料的力学性能、生物活性等进行评估。
3
临床试验
将材料应用于临床实践中，评估其安全性和 有效性。
(生物科技行业)《医用生物学》教学大纲
安徽中医学院《医用生物学》教学大纲Medical Biology供五年制中西医临床医学本科专业使用中西医结合临床学院审定安徽中医学院教务处批准统一印发二零一一年五月一、课程目标1、课程的性质和目的课程性质：《医用生物学》是生命科学的核心学科，在我国基础科学发展规划中列为生命科学的四大基础学科之一。
细胞作为有机体结构与生命活动的基本单位，既是生命科学发展的生长点，又是生命科学发展的汇聚点，因此细胞生物学不仅是现代医学的重要研究领域和发展方向，也是基础医学教育和临床医学教育的重要课程。
目的：要求学生牢固掌握细胞的基本结构和功能及各细胞器间的关系的基本知识，并且能够掌握和了解细胞生物学的热点课题的现状和未来的发展趋势，包括生命信息流和细胞信息网络的研究、信号传递与细胞识别、细胞增殖、调控等。
使学生对认识细胞的生命活动具有强烈的追求和探索精神、善于从生命现象探求其内在规律、能够运用现有的细胞生物学知识去研究生命科学中特别是水生生物中与细胞生物学有关的课题的能力。
2、本课程与其它课程的联系《医用生物学》是医学专业基础课，既有理论教学，又结合实验教学，教学内容量大面广，是组织学与胚胎学、病理学、生物化学、分子生物学、遗传学等所有医学课程的基础，对学生的专业知识、能力和素质具有直接和长远的影响。
二、课程学时分配总学时36，其中理论24学时，实验12学时。
课程主要内容和学时分配见课程学时分配表。
三、建议教材和教学参考书目1．教材（1）王望九.医学生物学.第一版.北京：中国中医药出版社，2009年.（2）张凯.医学生物学和医学遗传学实验指导.安中校内自编，2005年.2．主要参考书（1）John Wiley & Sons. Cell and Molecular Biology. Third Edition, 2002.（2）翟中和、王喜忠、丁明孝.《细胞生物学》.北京：高等教育出版社，2000年.（3）王金发.《细胞生物学》.北京：科学出版社，2003年.（4）汪堃仁、薛绍白、柳惠图.《细胞生物学》.北京：北京师范大学出版社,2001年.（5）左伋主编．医学生物学．人民卫生出版社，2003年.四、课程考核本课程为考查课，考核方式采取期末考核、平时测评、实验、论文等综合考核方法。
生物医学材料
第二节 金属生物医学材料
不锈钢的应用
医用不锈钢镊子
医用不锈钢针头
第二节 金属生物医学材料
◎ 比不锈钢耐蚀性好
钴基合金 ◎ 耐磨性是所有医用金属材料中最好的
◎ 植入人体时不产生明显的组织反应
研制出锻造钴铬钼钨铁合金和MP35N
钴铬钼镍合金，并在临床中得到应用
20世纪70年代
研制出锻造钴铬钨镍合金和
第三节 陶瓷生物医学材料
惰性生物材料——氧化铝陶瓷
视制造方法的不同，用于生物医学的氧化铝分为: 单晶氧化铝、多晶氧化铝和多孔氧化铝三种；
就多晶氧化铝而言，只有高纯度（>99.5%）、高密度 （≥3.90g/cm3)、晶粒细小且均匀（平均晶粒尺寸 <7μm)的氧化铝陶瓷才能显示出Al2O3作为生物陶瓷 的优越性，即优良的生物相容性、摩擦系数小、耐磨 损、抗疲劳、耐腐蚀等特性；
生物体生理环境、组织内容、器官生理功能及 其替代方法。
具有特种生理功能的生物医学材料的合成、改 性、加工成型以及材料的特种生理功能与其结构 关材系料。与生物体的细胞、组织、血液、体液、免 疫、内分泌等生理系统的相互作用以及养活材料 毒副作用的对策。
材料灭菌、消毒、医用安全性评价方法与标准 以及医用材料与制品生产管理与国家管理法规。
各种人工关节，接骨板，牙根种植体， 应用 牙床，人工心脏瓣膜，头盖骨修复等
人造髋关节的头杆部分
从股骨上端插进金属杆，杆头有一个金属头，它 嵌在粘于髋骨窝中的一个塑料臼中。
人工关节感染示意图
肉芽和脓液 人工关节 骨水泥
第二节 金属生物医学材料
银汞合金 主要成分:银、锡、铜、铅
第二节 金属生物医学材料
人体骨组成的70-97%，所以修复骨组织HA较金属和 聚合物具有更好的效果； ③ HA植入骨组织后，通过外延生长和骨产生牢固的化 学键结合，即骨性结合； ④ 在生物体中，与骨组织形成紧密的化学键结合层， 这种键结合层能阻挡种植体材料被腐蚀，具有极好 的耐久力抗疲劳性能。
《生物医用材料》课件
案例二
总结词
药物载体的新选择
详细描述
可降解高分子材料具有良好的生物相容性和可降解性，是 药物载体的理想选择。这种材料可以在体内降解，减少了 对身体的副作用和不良反应。
总结词
材料的合成与改性
详细描述
为了提高可降解高分子材料的载药量、稳定性和靶向性， 需要进行合成和改性研究。通过化学修饰和共聚等手段， 可以改善材料的性能，提高药物的包覆率和释放效果。
系统生物学与生物医用材料
结合系统生物学的研究方法，深入探究生物医用材料与人体组织之间 的相互作用机制，为新材料的研发和应用提供理论支持。
05
案例分析
案例一
总结词
骨修复领域的创新应用
详细描述
生物活性玻璃陶瓷材料是一种新型的骨修复材料，具有良 好的生物相容性和骨传导性。它在骨修复领域的应用已经 得到了广泛认可，能够有效地促进骨组织的再生和修复。
某些生物医用材料具有诱导骨形成的特性，可通 过体内外实验验证其诱导骨生成的潜力。
生长因子活性
某些生物医用材料能够吸附和释放生长因子，促 进组织再生，可通过实验验证其生长因子活性。
抗菌性能
某些生物医用材料具有抗菌性能，可抑制微生物 的生长，可通过实验验证其抗菌效果。
体内植入实验
短期植入
功能评价
将生物医用材料植入动物体内，观察 短期内的组织反应和材料性能变化。
总结词
应用范围与限制
详细描述
可降解高分子材料在药物载体领域的应用已经得到了广泛 的研究和探索。然而，其应用仍受到一些限制，如材料的 降解速度和药物的释放速度需要精确控制，同时也需要进 一步研究其长期稳定性和安全性。
案例三
总结词
癌症治疗的新突破
生物材料课程教学大纲-上海交通大学生物医学工程学院
课程教学大纲（course syllabus）
*学习目标 (Learning Outcomes)
1. 掌握生物材料的定义、特点和要求。[a,f,h,j] 2. 了解生物材料种类、特性及应用目标。[a,c,j] 3. 掌握生物相容性概念，了解如何评价生物相容性。[a,j] 4. 了解组织工程材料基本要求及人造器官实例。[a,c,i] 5. 了解药物和基因载体材料的基本性能和应用实例。[a,j] 6. 了解仿生智能生物材料和生物材料的发展趋势。[a,i,j] 7. 学习纳米生物材料、应用及安全性。[a,h,j] 8. 在分组报告中获得团队合作的经验。[d] 9. 在课堂讨论中提高口头表述能力。[a,c,j] 10. 能够检索引用跟踪生物材料的新进展。[a,j]
polymers. Bicompatibility and properties and characterization of biomaterials. The principle
of tissue engineering and artificial organs. Bimaterials as drug carriers and gene carriers.
纳米生物材料进行介绍，了解纳米材料在生物医学上可能发挥的作用以及潜在的安全
性问题。最后结合生物材料领域的最新进展，引导学生查阅文献，让学生自主讲解讨论
生物材料的最新动向。
本课程对于生物医学工程其他专业课程也有辅助作用：如医学影像造影剂载体、干细胞和
组织再生、诊断治疗 MEMS 材料等。课程的教学目标是培养学生的专业兴趣，引导学生掌握
参考书目：
1． 生物材料科学医用材料导论(第 2 版)(影印版)(国外大学优秀教材材料科学与
工程系列) : 清华大学出版社 2006。
《生物医用材料与表界面专题实验》教学大纲
《生物医用材料与表界面专题实验》课程教学大纲一、课程基本信息二、课程目标（一）总体目标：理解生物医用材料的制备及其表面修饰、材料表面蛋白质吸附的基本概念及相关理论知识；掌握生物医用材料表面物理、化学和生物学性质的表征和测定等的相关知识；通过制备和修饰不同性质的生物医用材料，并对其表面物理、化学和生物学性质的表征和测定，掌握生物医用材料的制备和表界面反应检测的技术，了解材料在表面上的蛋白质吸附对其生物学活性的影响意义；探讨生物医用材料的制备及其发生的特异性生物表界面反应，并通过生物医用材料表面性质等问题的讨论，实现有效的分析问题及总结问题及提出解决问题的方案，树立终身学习与专业自主发展意识，达到规划自身专业发展的要求。
（二）课程目标：课程目标1：有良好的人文社会科学素养、社会责任感和工程职业道德，在功能材料的实践中能够综合考虑环境、健康、伦理、安全、经济、法律等方面的影响因素1．1有良好的人文社会科学素养、社会责任感和工程职业道德1．2在功能材料的实践中能够综合考虑环境、健康、伦理、安全、经济、法律等方面的影响因素课程目标2：能够综合运用生物医用材料领域的相关知识来实现功能材料的制备、改性及应用等2．1能够综合运用生物医用材料领域的相关知识2．2实现功能材料的制备、改性及应用课程目标3：在材料科学与工程、生物医学工程、制药工程及相关领域具有较好的科学素养、较强的技术开发和科技管理能力，具备较强的就业竞争力3．1在材料科学与工程、生物医学工程、制药工程及相关领域具有较好的科学素养3．2在材料科学与工程、生物医学工程、制药工程及相关领域具有较强的技术开发和科技管理能力课程目标4：能够与时俱进，并通过不断学习来拓展自己的知识和能力，拥有终生学习的习惯和能力，具备成为单位的业务骨干，有获得中高级技术职称的潜力4．1能够与时俱进，并通过不断学习来拓展自己的知识和能力4．2拥有终生学习的习惯和能力课程目标5：具有国际化视野和跨文化交流与合作的能力，能够在不同职能团队中发挥特定的作用并具备承担领导角色的能力5．1具有国际化视野和跨文化交流与合作的能力5．2能够在不同职能团队中发挥特定的作用（三）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系表1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表三、教学内容第一章生物医用材料的制备与表面修饰1.教学目标理解生物医用材料表面化学修饰的重要意义，掌握生物医用材料表面物理、化学性质表征的相关知识。
生物医用材料的教学大纲
生物医用材料的教学大纲生物医用材料的教学大纲引言生物医用材料是现代医学领域中的重要组成部分，它们在医疗设备、组织工程和药物传递等方面发挥着关键作用。
为了培养具备相关知识和技能的专业人才，制定一份全面而系统的生物医用材料教学大纲至关重要。
本文将探讨一份完善的生物医用材料教学大纲应包含的内容和结构。
一、基础知识1. 生物医用材料的定义和分类- 生物医用材料的概念和应用范围- 根据材料特性和用途进行分类2. 生物医用材料的生物相容性- 生物相容性的概念和评价方法- 材料与生物体相互作用的机制3. 生物医用材料的力学特性- 弹性模量、屈服强度等力学参数的定义和测量方法- 材料力学性能对医疗设备和组织工程的影响二、生物医用材料的制备与表征1. 生物医用材料的制备方法- 传统制备方法（例如：热压、溶液法）- 先进制备方法（例如：3D打印、纳米技术）2. 生物医用材料的表征技术- 扫描电子显微镜、拉曼光谱等常用表征方法- 表征技术在材料性能评价中的应用三、生物医用材料的应用1. 医疗设备中的生物医用材料- 人工关节、心脏起搏器等常见医疗设备的材料选择和性能要求- 生物医用材料在医疗设备中的应用案例2. 组织工程中的生物医用材料- 组织工程的概念和应用领域- 生物医用材料在组织工程中的角色和挑战3. 药物传递中的生物医用材料- 控释技术和纳米药物传递系统的发展- 生物医用材料在药物传递中的应用前景四、生物医用材料的安全性和伦理问题1. 生物医用材料的安全性评价- 体内材料降解和代谢产物的评估- 材料对人体健康的潜在风险2. 生物医用材料的伦理问题- 材料选择和使用中的伦理考量- 生物医用材料研究中的伦理规范和道德原则结论生物医用材料的教学大纲应包含基础知识、制备与表征、应用、安全性和伦理问题等方面的内容。
通过学习这些知识，学生将能够理解生物医用材料的特性和应用，并具备相关的实验技能和伦理意识。
这将为他们未来的研究和职业发展奠定坚实的基础，推动生物医用材料领域的进一步发展。
生物医用材料课程教学大纲-上海交通大学-材料科学与工程学院
6. 能够分析评价目前生物材料的潜能并预测其在相关领域的潜在可能应用。 (C3，10-2 及 C4，10-3) Evaluate the potential of existing biomaterials and estimate their possible applications in related fields.
上课
作业及要求 作业 1
作业 1
小组作业 1+ 自学 2
小组作业 1+ 作业 1+自学
4
自学 2
基本要求 考查方式
对生物医
用材料有 课堂提问+ 大致的了 作业
解Байду номын сангаас
掌握生物
陶瓷基本
概念和分
类；能够
选择合适 课堂提问+ 方法表征 作业
生物陶
瓷；了解
生物陶瓷
相关应用
掌握生物
金属材料
结构与性 能；能够 按要求设
1. B D (Buddy D) Ratner, Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine, 3rd Edition, Amsterdam ; Boston : Elsevier Academic Press, 2013.
关的重要概念、方程和定义则简明扼要地加以介绍，以便于同学能够在最短时间
内理解和掌握。总体来讲，本课程涵盖了生物医用材料的核心内容，具体如下：
生物医用金属、陶瓷、聚合物的表面化学和物理；表征方法；生物材料的表面修
*课程简介（Description） 饰；细胞行为分析；生物传感器和微阵列；植入材料和组织工程；植入生物材料 的过敏和炎症反应；药物输运。
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《生物医用材料》课程教学大纲
课程编号：BFMA2004
课程类别：专业基础课
授课对象：材化部生物功能材料专业大学三年级本科生
开课学期：春季
学分：3 学分/54 学时
主讲教师：孟凤华教授
指定教材：巴迪•D.拉特纳等编著、顾忠伟等译校的《生物材料料学：医用材料导论(原书第2版中文版)》，2011。
教学目的：
生物医用材料学是生物医学科学中的最新分支学科，是生物、医学、化学和材料科学交叉形成的边缘学科。
生物医用材料学是生物医学工程学的四大支柱之一，因此生物医用材料学是生物医学工程系本科学生必不可少的的一门专业课程。
生物医学材料学是多门学科相互借鉴结合、相互交叉渗透、突破旧有学科的狭小范围而开创的一门新学科。
本课程较系统的介绍生物医用材料学的基本概念，主要内容，研究现状及发展趋势，力求对生物医用材料学领域所涉及的材料学、化学、生物学、医学的有关知识进行较详细的介绍。
以《生物医学材料学》为主要讲授内容，并结合科研和本学科发展最新动态，补充讲授纳米药物输送、组织工程等新内容。
通过本课程的学习，使学生对生物医用材料学科的内容和知识有一个全面的了解，开拓知识面，为今后的深造和科研打下基础。
概述
课时：共1课时
教学内容：
序言
生物材料科学：多学科奋进的科学
生物材料的发展历史
第1部分材料科学与工程
第1章材料性质
课时：共2课时
教学内容：
1.1 引言
1.2 材料的本体性质
1.3 有限元分析
1.4 材料的表面性质和表征
1.5 水在生物材料中的作用
思考题：
1、简述影响材料的本体性质及测定方法。
2、简述材料的表面性质及常用的表面分析方法。
3、水在生物材料中起什么作用？
第2章医用材料的种类
课时：共12课时
教学内容：
2.1 引言
2.2 聚合物
2.3 硅树脂生物材料：历史和化学
2.4 医用纤维和生物纺织品
2.5 水凝胶
2.6 “智能聚合物”作为生物材料的应用
2.7 生物吸收及生物侵蚀材料
2.8 天然材料
2.9 金属
2.10 陶瓷、玻璃及玻璃一陶瓷
2.11 热解碳——用于长期植入的生物材料
2.12 复合材料
2.13 无污染表面
2.14 医用材料的物理化学表面修饰
2.15 纹状和多孔材料
2.16 表面固定化生物分子
思考题：
1、简述生物材料表面修饰的基本技术。
2、如何设计制备生物活性表面？
3、如何设计制备生物惰性表面？
4、有哪些常用的表面分析方法？
5、什么是水凝胶？
6、水凝胶的关键技术是什么？
7、生物活性水凝胶是如何应用治疗癌症的？
8、简述各种生物材料间的区别和主要应用。
9、生物医用高分子材料主要为哪些聚合物？
10、pH响应性生物医用高分子材料在体内应用的机理是什么？常见的pH响应性生物医用高分子有哪些？
11、温度响应性生物医用高分子材料在体内应用的机理是什么？常见的温度响应性生物医用高分子有哪些？
12、举例说明智能生物医用高分子材料有哪些应用.
第2部分生物学、生物化学和医药
第3章一些背景概念
课时：共2课时
教学内容：
3.1 背景概念
3.2 吸附蛋白质在生物材料的组织反应中的作用
3.3 细胞与细胞损伤
3.4 组织、细胞外基质及细胞—生物材料相互作用
3.5 作用于细胞上的机械应力
思考题：
1、生物相容性材料指的是什么？
2、蛋白质在生物材料的组织反应中有什么作用？
3、简述生物材料和组织和细胞间的相互作用。
4、蛋白质吸附和生物相容性有什么关系？
5、研究蛋白质吸附的常用方法有哪些？
第4章生物材料的宿主反应及其评估
课时：共4课时
教学内容：
4.1 引言
4.2 炎症，创伤愈合及异物反应
4.3 先天性和获得性免疫：异物材料的免疫反应
4.4 补体系统
4.5 全身毒性反应和超敏反应
4.6 血液凝固和血液一材料的相互作用
4.7 生物材料和肿瘤形成
4.8 生物膜、生物材料和医疗装置相关的感染
思考题：
1、血液和生物材料的相互作用体现着哪些方面？
2、简述异物的免疫反应。
3、生物材料时怎样激活补体系统的？
4．肿瘤形成和哪些因素有关？
第5章生物材料的生物学检测
课时：共6课时
教学内容：
5.1 引言
5.2 组织相容性的体外评价
5.3 体内组织相容性评价
5.4 血液—材料相互作用评价
5.5 心血管生物材料研究和检测的大动物模型
5.6 生物材料科学中的显微镜方法
思考题：
1、组织相容性的体外评价方法有哪些？
2、体内组织相容性的体外评价方法有哪些？
3、如何评价血液—材料相互作用？
第6章生物环境下材料的降解
课时：共9课时
教学内容：
6.1 引言：生物环境下材料的降解
6.2 高分子的化学和生物化学降解
6.3 生物环境对金属和陶瓷的降解作用
6.4 生物材料的病理性钙化
思考题：
1、什么是生物可降解的高分子? 生物可降解的高分子常见的有哪些？
2、生物可降解的高分子材料的降解机理是什么？
3、生物可降解医用高分子材料有哪些应用？
第7章材料在医药、生物和人工器官的应用
课时：共9课时
教学内容：
7.1 引言
7.2 无血栓形成的处理和策略
7.3 心血管医疗器械
7.4 植入型心脏辅助装置
7.5 人造红细胞替代品
7.6 体外人工器官
7.7 矫形外科中的应用
7.8 牙种植体
7.9 粘接剂与封闭剂
7.10 生物材料在眼科的应用
7.11 人工晶体：科学展望
7.12 烧伤敷料和皮肤替代物
7.13 缝合线
7.14 药物传递系统
7.15 生物电极
7.16 耳蜗假体
7.17 生物医学传感器和生物传感器
7.18 诊断学和生物材料
7.19 硅橡胶在医疗领域的应用
思考题：
1、举例说明成功用于人体的医疗植入体应用实例.
2、药物传递系统和常规给药有何不同?
第8章组织工程
课时：共3课时
教学内容：
8.1 引言
8.2 组织工程概况
8.3 免疫隔离
8.4 人工合成的可降解聚合物支架
思考题：
1、什么是生物组织工程？有何应用？
2、举例说明组织工程所用的生物材料。
3、组织工程支架的常用制备技术有哪些？
4、干细胞和生物反应器的作用。
第9章植入体、器械和生物材料：特有问题
课时：共3课时
教学内容：
9.1 引言
9.2 植人体和器械的灭菌
9.3 植人体和器械失效
9.4 相关性、表面和生物材料科学
9.5 植入体的取出和评价
思考题：
1、举例说明成功用于人体的医疗植入体应用实例.
2、生物医学工程研究的内容有哪些?
第10章新产品和标准
课时：共2课时
教学内容：
10.1 引言
lO.2 非强制性统一标准
10.3 生物材料医用产品的开发和管理
10.4 新型生物材料开发中的伦理问题
10.5 生物材料合法性方面的考虑
第11章生物材料科学的展望
课时：共1课时
教学内容：
推荐的参考书：
1．郑玉峰，李莉著，生物医用材料学，哈尔滨工业大学出版社，2005 2．俞耀庭等著，生物医用材料——二十一世纪新材料丛书，天津大学出版社，2000
3．Ratner, B. D. eds. Biomaterials Science: An introduction to Materials in Medicine. 2nd ed. San Diego CA: Elsevier, 2004
4. 顾汉卿主编,《生物医学材料学》, 天津科技翻译出版公司, 1993
5．李世普编著，生物医用材料导论，武汉理工大学出版社，2000
执笔人：孟凤华
2012 年4 月23 日。